钢拱壳穹顶结构施工技术

2011-07-24尹义松葛在福于泽涛

天津建设科技 2011年6期

关键词：圈梁防水涂料屋面

□文/尹义松葛在福于泽涛

1 工程概况

天津高新区软件和服务外包基地综合配套区08R、09R地块住宅区涉外专家公寓F为4层建筑，地下1层，建筑面积为6 445.64 m2。1～4层中央为半径5 989 mm穹顶混凝土屋面，穹顶标高为24.385 m，饰面为陶瓷瓦的屋面。

2 工程特点及难点

1）穹顶为钢筋混凝土结构，穹顶支模高度为24.435 m，属高大模板，施工质量及安全难于控制。

2）穹顶结构施工难度大，混凝土施工质量难于保证，曾经有直径为15.8 m钢筋混凝土穹顶模板安装3周后仍未完成，最后变更为金属形式。

3）穹顶陶瓷瓦屋面无法在金属结构上实现，金属穹顶效果会随时间推移越来越差。

4）穹顶采用85 mm厚挤塑板进行保温，块状保温板如何与穹顶结合严密，节能保温质量难于保证。

3 主要施工技术

3.1 穹顶结构

结构采用钢壳混凝土结构形式，这样保温防水及外饰面效果均能保证。穹顶钢壳结构由钢板和钢板上钢筋混凝土组成。由于整块面积较大，运输及吊装无法完成，将钢拱壳等分为16等分，每块钢板采用径向翼缘板进行固定，穹顶钢板间焊接严密。径向翼缘板采用10 mm@600 mm螺栓进行拉结，钢壳含有几字型锚固筋，与钢筋混凝土拉结。

穹顶底部为钢筋混凝土环形圈梁，为保证穹顶钢壳混凝土结构与原结构结合紧密，钢筋混凝土环形圈梁按穹顶径向翼缘板的数量和位置设置预埋件，预埋件与底翼缘板进行焊接；同时底部钢筋混凝土环形圈梁上甩筋伸入钢拱壳上钢筋混凝土内进行锚固。这样穹顶钢拱壳与底部圈梁连接性能充分得到保证。

3.2 钢拱壳穹顶安装及混凝土浇筑

1）穹底圈梁埋件及锚筋。穹底圈梁钢筋模板安装完成后进行钢拱壳埋件安装，埋件位置及标高严格按图纸进行，埋件标高不得高于设计标高，否则钢拱壳无法拼装完成。当埋件标高较低时，可垫加满焊钢板垫高。埋件必须牢固可靠，不因混凝土施工出现位移。埋件安装完成后，根据穹壳位置进行穹顶锚固筋安装。

2）钢拱壳吊装及连接。穹底圈梁混凝土浇筑时务必控制标高不得高于设计标高。钢拱壳采用分件吊装办法，将下层拱壳分别吊装至指定位置并在操作平台架上设置临时支撑。拱壳板先用螺栓进行临时固定和定位，待校正固定位置后，将拱壳板对接处进行等强焊接，拱壳板底部径向翼缘板与圈梁埋件进行等强满焊。下层拱壳板固定完成后进行拱壳主顶的吊装，拱壳主顶吊装及固定完成后，拱壳板对接处进行等强满焊，拱壳板主顶环梁与下层拱壳板和径向翼缘板进行等强满焊。

3）钢拱壳上部混凝土结构施工。钢拱壳安装及固定完成后，可进行上部混凝土结构的施工。上部钢筋混凝土板钢筋安装按深化图纸进行，与钢拱壳上几字型锚筋点焊牢固。钢筋安装完成后进行拱壳上部混凝土浇筑。拱壳上部混凝土坍落度≯100 mm，采用人工方法将混凝土浇筑于钢拱壳上，用木抹子拍压至混凝土表面冒出灰浆即可。混凝土厚度为70 mm，采用插入法进行控制，以此控制钢拱壳上部混凝土穹顶曲线。

3.3 穹顶保温

钢拱壳穹顶结构施工完成后立即实施穹顶金属天沟和水泥砂浆找平层工作。待砂浆找平层含水量＜8%后实施第一道防水涂料工作，厚度为1.5～2 mm。涂料表面经毛化处理后可实施穹顶保温工作。

原设计采用85 mm厚挤塑保温板进行保温，由于挤塑板属于块状材料，与穹顶结合完毕需定制成弧形板，要采用专用模具进行模压，数量少，成本高且施工质量难于保证。根据住建部《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》第9条“屋顶与外墙交界处、屋顶开口部位四周的保温层，应采用宽度≮500 mm的A级保温材料设置水平防火隔离带。公消[2011]65号文件“民用建筑外保温材料采用燃烧性能为A级的材料”，挤塑保温板燃烧性能无法达到A级。

目前市场上A级保温材料较少，常用的岩棉板吸水且里面玻璃丝对作业人员影响非常大。FTC自调温相变节能材料正好克服了吸水及操作难题且为A级保温材料，保温性能与挤塑板接近。因此，最终用FTC自调温相变节能材料替代原设计的挤塑保温板。

1）FTC自调温相变节能材料概述。FTC自调温相变节能材料是由植物临界萃取、真空冷冻析层、蒸馏、皂化等新工艺复合而成，按照分歧温度相变点调节室温的纯自然原创科技新材料。打破传统保温材料单一热阻机能，具有热熔性和热阻性两大绝热性。通过二元相变原理，相变潜热值大，节能效果明显，传热系数可达到0.03 W/(m·K)，该材料用于外墙表面时，通过相变材料在相态变化时吸热与放热过程，可在一定范围内调节室内温度。

2）穹屋面热工节能计算见表1。

表1 穹屋面系统各部分热阻计算

屋面系统传热系数计算。系统总热阻RO=Ri+∑Rj+Re=0.11+（0.021 5+0.0430+2.2222+0.029 4+0.021 5+0.040 2）+0.04=2.527 8,传热系数K=1/RO=1/2.5 278=0.396＜0.40，满足DB29-1—2007《天津市居住建筑节能设计标准》要求。

3）穹屋面FTC施工工艺及操作要点。

（1）FTC屋面施工工艺。基层毛化处理→水泥基聚合物防水涂料→贴饼、冲筋→分层涂抹FTC材→坡屋面＞45°固定钢丝网→刷水泥基聚合物防水涂料→涂料表面毛化处理→聚合物砂浆卧瓦。

（2）FTC施工要点。

①配制浆时需设专人专职进行人工搅拌保温浆料。按水与材料的质量比1∶1.5搅拌均匀，不得在搅拌机中搅拌，以免浆料附着于搅拌机中，成膏状稠度适中并有一定粘度，保温层浆料应在4 h内用完。

②贴饼、冲筋。保温施工前必须先找好穹顶屋面弧度进行贴灰饼工作，每灰饼之间的距离（横、竖、斜向）不超过2 m。

③抹底层及中间层FTC节能材料。保温层分3次进行，每次抹灰厚度最适宜一般在20 mm左右。每遍时间间隔不可太短以保证每层施工质量。在毛化基层湿润的情况下抹底层FTC节能材料，用压尺刮平找直，用木抹板搓毛。搓毛后，进行中间层FTC节能材料的施工，施工方法同底层，但抹面时需压入钢丝网进行加固。

④抹面层FTC节能材料。镀锌钢丝网固定完成后，进行面层FTC节能材料抹面施工，厚度在20 mm以内，抹面时务必保证表面弧度与穹顶一致。

⑤喷刷憎水剂。当FTC表面干燥后（颜色呈灰白色）方可实施水泥基聚合物防水涂料工作。防水涂料厚度为1.5～2 mm，表面经毛化处理后可实施砂浆卧瓦工作。